Приложение 30 к приказу Министра охраны окружающей
реклама
Приложение 30 к приказу Министра охраны окружающей среды № 298 от 29 ноября 2010 г. Методические рекомендации оценки статистической отчетности по углеродоемкости для предприятий и отраслей экономики ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ БПК МГЭИК МООС РК НС ООН ПГ ПГП РК РКИК ООН ТБО ФАО ХПК ОКЭД ВВП ККИ ЕЭК ООН - показатель биохимического потребления кислорода Межправительственная группа экспертов по изменению климата - Министерство Охраны Окружающей Среды Республики Казахстан - Национальное Сообщение Республики Казахстан по Рамочной Конвенции ООН об изменении климата - Организация Объединенных Наций - парниковые газы - потенциал глобального потепления - Республика Казахстан - Рамочная конвенция ООН об изменении климата - твердые бытовые отходы - Организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства - показатель химического потребления кислорода - общий классификатор видов экономической деятельности - валовой внутренний продукт - ключевые категории источников - Европейская экономическая комиссия организации объединенных наций ВВЕДЕНИЕ Углеродоемкость определяется как объем выбрасываемого страной углерода на единицу потребляемой энергии и может интерпретироваться как приблизительная величина потенциала по переходу с высоко- на низкоуглеродистые виды топлива. Могут также использоваться понятия углеродоемкость ВВП и углеродоемкость отрасли, то есть количество выбросов углерода на оценочную единицу выпускаемой продукции. В промышленности не существует единого «истинного» показателя энергоемкости и углеродоемкости. В целом следует использовать несколько показателей, чтобы получить адекватную картину энергопотребления и интенсивности выбросов по конкретной отрасли в стране. Также очевидно, что наибольшую роль в значении показателя углеродоемкости играет структура энергетической отрасли, доля в ней источников энергии без выбросов парниковых газов. Во всех случаях необходимо, прежде всего, провести инвентаризацию выбросов парниковых газов и определить энергоемкость производства. Таки образом, Методика оценки углеродоемкости основана руководствах МГЭИК и национальных методических разработках по инвентаризации выбросов парниковых газов, а также результаты отдельных научных исследований зарубежных и национальных авторов. В частности использованы казахстанские наработки КазНИИЭК при подготовке национальных отчетов по ежегодной инвентаризации парниковых газов в Казахстане. Для пересчета выбросов парниковых газов в эквивалент диоксида углерода (CO2-экв.) использовались1 потенциалы глобального потепления (ПГП) МГЭИК 1995 г.2, основанные на климатическом воздействии парниковых газов за 100-летний период. ПГП для метана равен 21, для закиси азота – 310. ПГП диоксида углерода принят равным 1. Учитывая, что в настоящее время методика по инвентаризации выбросов парниковых газов не утверждена, в настоящей Методике приводятся более подробные данные по такой инвентаризации, которые затем можно будет выделить в отдельную методику. Однако вопросы национальной отчетности здесь упущены, т.к. не относятся к конкретному предмету настоящей Методики. Учитывая, что стоки углерода при расчете углеродоемкости не принимаются во внимание, методика расчета стоков в настоящем документе не приводится. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ Необходимость учета выбросов парниковых газов и оценки углеродоемкости определяется участием Республики Казахстан в Рамочной Конвенции ООН по предотвращению глобальных изменений климата и обязательствами страны по Киотскому протоколу. Методика основана на документах IPCC (Межправительственная группа экспертов по климату МГЭИК). Проведение инвентаризации, начиная от уровня предприятий с последующими обобщениями «снизу-вверх» до уровня регионов и государства в целом позволит получить наиболее точные и достоверные данные о выбросах парниковых газов. 1 2 В соответствии с решениями Конференции Сторон РКИК ООН – см . документ Вспомогательного органа для консультирования по научным и техническим аспектам FCCC/SBSTA/2004/8. Представленные во Втором докладе об оценке МГЭИК. 2 Такой подход даст возможность использовать экономические стимулы (торговля квотами) для сокращения выбросов парниковых газов предприятиями. Кроме того, Методика должна использоваться при формировании стратегических и государственных планов и программ. Обязательствами Республики Казахстан согласно РКИК ООН являются: • Проведение национальной политики и принятие соответствующих мер по смягчению антропогенных климатических изменений путем ограничения антропогенных выбросов (эмиссии) и усиления стоков парниковых газов. • Создание национальной системы мониторинга источников и стоков парниковых газов. Инвентаризация антропогенных источников и стоков парниковых газов в соответствии с рекомендациями и методологией, разработанными в рамках сотрудничества по РКИК. Регулярная подготовка отчетных материалов. • Выявление регионов, сфер деятельности, природных, промышленных и других объектов, наиболее уязвимых для климатических изменений. Разработка и осуществление мер по адаптации отраслей экономики к изменениям климата. • Расширение научных исследований по проблемам изменения климата, развитие образования и информирование общественности. Осуществление широкого международного сотрудничества по всем вопросам, связанным с рамочной Конвенцией ООН об изменении климата. В статье 2 конвенции сформулирована ее цель: «стабилизировать концентрацию парниковых газов в атмосфере на таком уровне, который не допускал бы опасного антропогенного воздействия на климатическую систему». Парниковые газы и глобальное изменение климата Под изменением климата в РКИК понимаются те изменения, которые вызываются непосредственно или косвенно деятельностью человека, изменяющей состав глобальной атмосферы путем увеличения концентрации парниковых газов. Парниковыми называют те газы, которые поглощают радиацию с определенной длинной волны (инфракрасную радиацию), излучаемую поверхностью земли и облаками. К основным парниковым газам, т. е к газам с прямым парниковым эффектом, в атмосфере Земли относятся: углекислый газ (СО2), метан (СH4), диоксид азота (N2O) и озон (О3). Косвенным парниковым эффектом обладают: оксид углерода (СО), оксиды азота (NOх), неметановые углеводороды (НМУ), 3 фторуглероды (ГФУ, ПФУ), гексафторид серы (SF6) и диоксид серы (SO2). Важным парниковым газом является также водяной пар, однако, антропогенные выбросы пара не накапливаются в атмосфере из-за его конденсации и выпадения в виде осадков. Полный перечень парниковых газов с указанием их потенциалов глобального потепления приведен в Приложении 3 настоящей Методики. Мерой влияния парниковых газов является вынуждающее радиационное воздействие (иногда оно называется «климатообразующее воздействие»). Вынуждающее радиационное воздействие - это нарушение энергетического баланса Земли - атмосферы (выражается в Вт/м2) происходящее, например, после изменений концентрации углекислого газа. Климатическая система реагирует на вынуждающее радиационное воздействие таким образом, чтобы восстановить энергетический баланс. Положительное вынуждающее воздействие, которое возникает при увеличении концентрации парниковых газов, имеет тенденцию к нагреванию поверхности. Главный парниковый газ - СО2, на его долю приходится около 80% парникового эффекта, около 20% дает метан (СН4), вклад остальных газов в сумме дает примерно 2-5%. В начале 20 века средняя концентрация углекислого газа в атмосфере составляла около 290 миллионных частей на единицу объема воздуха (млн1 ), сейчас она увеличилась до 365 млн-1, а к середине 21 века может достичь 550 - 560 млн-1. Возросли также концентрации других парниковых газов. Основные антропогенные источники парниковых газов Для удобства инвентаризации антропогенных выбросов парниковых газов их источники разбиты на 5 основных групп, которые представлены в таблице 1.2. Методика расчетов выбросов для каждой группы представлена ниже (разделы 2-6). Таблица 1.2 Классификация антропогенных источников и стоков парниковых газов Группа источников (стоков) парниковых газов Краткая характеристика 1 Энергетика Выбросы парниковых газов при сжигании и утечках топлива 2 Промышленные процессы Выбросы парниковых газов при промышленных процессах, непосредственно не связанных с добычей и сжиганием топлива 3 Сельское хозяйство Выбросы в животноводстве и растениеводстве (кроме выбросов, связанных со сточными водами, которые учитываются в группе Отходы) 4 Лесное хозяйство и изменения землепользования Источники и стоки парниковых газов за счет уменьшения/увеличения запаса углерода в биомассе 4 5 Отходы Выбросы при переработке и хранении твердых и жидких бытовых и промышленных отходов 6 Другие Не вошедшие в предыдущие группы антропогенные источники и стоки, для которых есть данные Исходными данными для страновых и отраслевых расчетов являются статистические данные для каждой группы источников, а также значения коэффициентов выбросов, связывающих производственные процессы с выбросами парниковых газов. В тех случаях, когда нет более надежных данных, методика расчета выбросов рекомендует использование средних, наиболее вероятных значений коэффициентов, которые представлены в разделах 2-6 настоящей методики. Отчетность по выбросам представляется ежегодно для каждой категории источников. Для лесного хозяйства и землепользования допустимо предоставлять отчетность за периоды в несколько лет. Международная организация по инвентаризации выбросов парниковых газов требует представления окончательных данных о выбросах в нестандартных единицах - гигаграммах (Гг, Gg). 1 гигаграмм = 109 грамм =106 кг = 103 тонн ( Приложение 1). То есть 1 гигаграмм равен 1 тыс. тонн (1 килотонне). Для удобства расчетов в разделах 2-6 настоящей методики коэффициенты даны в стандартных единицах СИ. Международные инструкции и руководства К 1996 г. МГЭИК разработала Пересмотренные Руководящие принципы проведения национальных инвентаризаций парниковых газов, принятые КС в качестве основы методики инвентаризации выбросов парниковых газов для первого бюджетного периода выполнения обязательств по Киотскому протоколу (2008-2012 гг.). Пересмотренные Руководящие принципы включают методологии инвентаризации и типичные данные по следующим источникам: сжигание топлива на энергетические нужды, индустриальные процессы, сельское хозяйство, изменение землепользования и лесное хозяйство, отходы и метан из рисовых полей. В Пересмотренных Руководящих принципах имеются некоторые дополнительные методологии для оценки эмиссий гидрофторуглеродов (ГФУ), перфторуглеродов (ПФУ), гексафторида серы (SF6), озона и аэрозольных предшественников парниковых газов, а также газов с прямым парниковым эффектом (CO2, CH4, N2O). Пересмотренные Руководящие принципы национальных инвентаризаций парниковых газов, МГЭИК, 1996 изданы в трех книгах: 5 Инструкции по представлению докладов по инвентаризации парниковых газов Рабочая книга по инвентаризации парниковых газов Справочное руководство по инвентаризации парниковых газов Инструкции по представлению докладов (Том 1) дают пошаговые указания по сбору, систематизации и передаче данных национальной инвентаризации в полном и взаимосогласованном виде, независимо от методов, использованных при проведении оценок. Эти инструкции предназначены для всех пользователей Руководящих принципов МГЭИК и являются основным средством, обеспечивающим сопоставимость и согласованность данных разных стран. Рабочая книга (Work Book) (Том 2) содержит предложения по планированию и начальной стадии работ по национальной инвентаризации для специалистов из тех стран, которые еще не делали национальных инвентаризаций и не имеют соответствующего опыта. Этот том также содержит пошаговые инструкции для расчета эмиссий двуокиси углерода (CO2) метана (CH4), закиси азота (N2O), фторуглеродов (ГФУ, ПФУ), гексафторида серы (SF6), озона и аэрозольных предшественников парниковых газов от шести основных категорий источников парниковых газов. Том 2 переведен на русский язык. Справочное руководство (Том 3) представляет собой сборник информации по методам оценки эмиссий широкого спектра парниковых газов и полный список типов источников для каждого из них. Для многих типов источников делается обобщение всего диапазона возможных методов оценки. Также дается обзор научной основы рекомендованных методов инвентаризации и приводится обширный список технической литературы. К 2001 году МГЭИК подготовила «Руководство по эффективной практике и анализу неопределенности в национальной инвентаризации парниковых газов», которое было одобрено КС-5. Это фактически не новая методика, а дополненный и более детальный вариант расчета для значительной части источников выбросов, для которых за прошедшие годы удалось существенно продвинуться вперед. Метод эффективной практики предназначен для получения оценок выбросов, которые были бы достоверны в смысле недооценки или переоценки их значений и неопределенность которых была бы уменьшена, насколько это практически возможно. По структуре источников и принципам расчета она полностью согласуется с методикой 1996 г., а также содержит принципиально новые разделы по процедурам обеспечения и контроля качества данных, по документированию и архивированию, по учету факторов неопределенности. Имеется перевод методики на русский язык. В 2003 году появилось «Руководство по эффективной практике для систем землепользования и их изменения и лесопользования». В 2006 году МГЭИК опубликовал новые "Руководящие принципы проведения национальных инвентаризаций парниковых газов", в которые 6 включены новые источники, новые газы, а также разработаны новые методологии с учетом накопленных знаний. Руководящие принципы включают в себя 5 томов: Общее руководство и инструкция по представлению докладов и 4 тома, посвященных отдельным секторам экономики: Энергетика; Промышленные процеcсы и потребление продукции; Сельское, лесное хозяйство и землепользование; Отходы. Особенности инвентаризации выбросов парниковых газов для промышленных предприятий, компаний и отраслей В основе особенностей инвентаризации компаний/концернов и отраслевых объединений лежит то обстоятельство, что в отличие от страны или региона, имеющих определенные территориальные рамки и многоотраслевую структуру источников выбросов и стоков парниковых газов, предприятия компаний зачастую разбросаны территориально, но имеют более однородную структуру источников, типичную для соответствующей отрасли производства. Структура собственности и управления компании также должна учитываться при определении формата инвентаризации. Компании являются коммерческими предприятиями, действия которых направлены на получение прибыли и/или снижение затрат, поэтому и при принятии решения о проведении инвентаризации для них важно знать, что им даст такое решение, а также как минимизировать затраты на его реализацию. Современный бизнес отличает сложная система распределения производства. Энергоснабжение, производство комплектующих и упаковок и пр. тесно связывают компании по всему миру. Эти особенности также должны быть отражены в инвентаризации компании. Учет факторов неопределенности Числовые значения выбросов парниковых газов (в гигаграммах, тоннах или других единицах), получаемые при проведении инвентаризации выбросов парниковых газов, представляют собой приближенные оценки действительных масштабов выбросов, определенные с той или иной степенью точности. В первую очередь неопределенность оценок выбросов определяется изменчивостью или неконтролируемыми флуктуациями характеристик самого источника выбросов или стоков, что особенно сильно проявляется в случае источников природного происхождения, например лесов. Кроме того, измерения, результаты которых используются непосредственно для оценки выбросов, например, в случае утечек метана через вентиль на газокомпрессорной станции, или в качестве исходной информации при их расчетах (объем производства стали, расход топлива и т.п.), отличаются некоторой степенью неточности. 7 Например, точность измерения расхода газа стандартным расходомером на ТЭС составляет 0,1% абсолютного объема. Наконец, методы и процедуры суммирования, усреднения и пр. также могут влиять на конечные результаты, снижая или повышая их точность. Методика эффективной практики МГЭИК рекомендует для оценки неопределенности результатов расчетов выбросов рассчитывать так называемый доверительный интервал с заданной вероятностью, равной, например, 95%, который говорит о том, что с вероятностью 95% истинное значение лежит внутри данного интервала. Верификация Под верификацией понимается однократная или периодическая проверка правильности определения выбросов парниковых газов — процедура оценки и контроля качества данных о выбросах описанная в методике 2001 года. С организационной точки зрения на международном уровне имеется официальная процедура углубленной проверки данных национальных инвентаризаций. Верификация включает проведение регулярных проверок для обеспечения целостности, правильности и полноты инвентаризации, выявление и устранение ошибок и упущений. К верификации логически примыкает создание базы данных о выбросах. Ведение базы данных о выбросах парниковых газов Согласно международной методике 2001 года, создание базы данных о выбросах — документирование и архивация всех материалов и регистрация всей деятельности по контролю качества — является неотъемлемой частью работ по инвентаризации. Ниже перечислены типы информации, заносимой в базу данных: Критерии отбора данных, упрощающие предположения, коэффициенты выбросов. Таблицы первичных данных о деятельности (использование топлива, объем производства и т.п.). Информация о точности (неопределенности) данных. Информация о наличии изменений в данных или методах по сравнению с инвентаризацией за предыдущие годы. Информация об аудитах и прочих независимых проверках. Заполненные формы отчетности в соответствии с российскими и международными стандартами (национальная форма, расчетные формы МГЭИК, сводные формы РКИК). Анализ тенденций изменения выбросов. Деятельность по контролю за качеством данных. База данных должна вестись таким образом, чтобы любой расчет или оценку можно было воспроизвести. Ее создание в полном объеме потребует значительного времени и затрат, поэтому, вероятно, заполнение базы данных 8 будет вестись постепенно. Однако желательно сразу предусмотреть структуру базы данных и технические возможности для ее ведения в полном формате. Оценка погрешности расчетов выбросов Расчет значений выбросов (эмиссии) парниковых газов производится путем суммирования произведений коэффициентов выбросов на данные, характеризующие выпуск продукции. Основными источниками погрешностей являются: использование неточных средних значений коэффициентов, связывающих выбросы с производственными характеристиками (коэффициентов выбросов); неточность исходных статистических данных. Для большинства коэффициентов выбросов в Методике даны типичные значения, которые могут быть использованы, если отсутствуют более точные данные. МГЭИК рекомендует проводить оригинальные исследования, направленные на уточнение коэффициентов выбросов для разных стран и производств. Значения коэффициентов выбросов должны быть получены на основе измерений, охватывающих разные типы предприятий, а также разные режимы их работы. Такие измерения позволяют повысить точность инвентаризации, однако непрерывно проводить измерения на всех предприятиях не представляется возможным, поэтому требуется экстраполяция измеренных коэффициентов выбросов на всю совокупность источников/стоков данной категории, что понижает точность расчетов. Если известны погрешности коэффициентов выбросов и статистических данных о выпуске продукции, то погрешность расчета выбросов отдельного источника и погрешность инвентаризации в целом могут быть грубо оценены путем применения простых формул теории измерений. Квадрат относительной ошибки произведения величин равен сумме квадратов относительных ошибок сомножителей: Z A B Если Z A B , то , Z A B 2 2 2 (1.1) где Z , A , B абсолютные среднеквадратичные погрешности (среднеквадратичная погрешность равна половине 95% доверительного интервала для данной величины). Квадрат абсолютной погрешности суммы равен сумме квадратов абсолютных погрешностей слагаемых: Если Z A B , то Z 2 A2 B 2 . (1.2) Формулы (1.1), (1.2) строго применимы только для статистически независимых величин, среднеквадратичные отклонения которых не превосходят 30% от среднего значения. В действительности, однако, эти условия применимости могут не соблюдаться. В этих случаях может быть использован метод стохастического моделирования (метод Монте-Карло). Погрешности сильно отличаются для различных категорий источников и различных парниковых газов. В таблице 1.3 приводятся ориентировочные среднеквадратичные погрешности расчетных значений выбросов, которые 9 могут быть достигнуты при отсутствии грубых ошибок в исходных данных и правильном применении методики. Таблица 1. 3 Ориентировочные среднеквадратичные погрешности расчетных значений выбросов парниковых газов при использовании усредненных коэффициентов эмиссии Парниковый Общая погрешность оценки Источники/стоки газ выбросов СО2 СО2 СО2 Энергетика Промышленные процессы Лесное хозяйство и изменения землепользования 10% 10% 60% СН4 Сгорание биомассы 100% СН4 Добыча нефти и газа 60% СН4 Добыча и переработка угля 60% СН4 Выращивание риса 100% СН4 Отходы 100 % СН4 Домашние животные 25% СН4 Навоз 20% N2O N2O Промышленные процессы Земледелие N2O Сгорание биомассы 50% Два порядка величин 100% Как видно из таблицы 1.3, удовлетворительная точность расчетов может быть достигнута для энергетики (сжигание топлива) и промышленных процессов (выбросы не связанные со сжиганием топлива). Трудно оценить выбросы и стоки, связанные с процессами в биосфере (лесное хозяйство и изменения землепользования). Согласно рекомендациям МГЭИК, каждая страна должна предпринимать шаги, направленные на уточнение инвентаризации своих выбросов. Приведенные в международных методиках осредненные коэффициенты имеют ориентировочный характер, их использование может дать только первое приближение к оценке выбросов. Важно выделить ключевые категории источников, которые дают наибольший вклад в общую погрешность инвентаризации. Усилия должны быть направлены, в первую очередь, на уточнение методики для ключевых категорий. Основное уравнение для расчета выбросов. E = А Х EF, где: Е – выбросы парниковых газов (emissions) A – интенсивность деятельности, приводящей к выбросам парниковых газов (activity) EF – коэффициент эмиссии (emission factor) 10 Руководство МГЭИК предписывает собирать и представлять данные о выбросах парниковых газов по следующим разделам: o Энергетика, o Промышленные процессы, o Использование растворителей, o Сельское хозяйство, o Отходы. Внутри каждого такого раздела выделяются характерные группы (категории) источников выбросов. Для каждой категории источников методики МГЭИК предлагает коэффициенты эмиссии, которые основываются на усредненных результатах измерений парниковых выбросов от соответствующих видов деятельности. Эти коэффициенты могут отражать специфику того или иного региона, типа топлива, производственного процесса и т.п., а иногда они представляют собой некие среднемировые значения. Если имеются более точные данные о выбросах, то вместо коэффициентов, приведенных в руководстве МГЭИК, разрешается использовать альтернативные коэффициенты. При условии, что они не противоречат принципам МГЭИК, научно обоснованы и подкреплены необходимой документацией. Особое внимание уделяется разделу «Энергетика», на долю которого приходится 70-80% всех антропогенных выбросов парниковых газов. При этом для целей Киотского протокола под энергетикой подразумевается не одноименная отрасль хозяйства, а вообще любая хозяйственная деятельность, связанная с добычей, транспортировкой и сжиганием топливно-энергетических ресурсов. В том числе и сжигание топлива в домашних хозяйствах. Раздел «Энергетика» подразделяется на две части – сжигание топлива и утечки топлива при его добыче и транспортировке. Расчеты выбросов от сжигания топлива рекомендуется выполнять параллельно двумя способами: а) – для страны в целом по данным об общем производстве, ввозе и вывозе топлива и б) – для каждой категории источников в отдельности по известным объемам сожженного топлива с последующим их суммированием. В идеале результаты расчетов должны совпасть. На практике же этого обычно не происходит. Чему виной масса вполне объективных факторов, не говоря уже о пресловутом человеческом. Поэтому минимальное расхождение считается нормой и допускается как погрешность измерения. А если расхождение значительно, то нужно объяснить его природу, выполнить проверку и корректировку исходных данных и произвести альтернативные оценки. Полученные сведения о выбросах заносятся в соответствующие ячейки бланков Единого формата отчетности. На случай если поставить цифру не удается (например, по причине отсутствия выбросов или стоков, или потому что нет необходимой информации для их оценки, или по какой-то иной причине), предусмотрены 11 специальные условные обозначения, которые должны записываться в соответствующие ячейки таблиц. А именно: o NO – выбросы/стоки отсутствуют o NE – оценка выбросов/стоков не проводилась o NA – неприменимо для данного вида деятельности или процесса, так как не приводит к выбросам/стокам данного газа o IE – включено в другом месте для тех выбросов/стоков, оценка которых проведена в совокупности с другими выбросами/стоками и учтена в другой части кадастра o С – для выбросов/стоков, данные по которым могут привести к раскрытию конфиденциальной информации страны. Считается, что отчет тем полнее и точнее и тем больше соответствует требованиям, чем меньше в нем пробелов типа NE и IE. Например, если разграничить выбросы от производства, в частности, относящиеся к выработке электроэнергии, и выгоду от переработки – т.е. утилизации отходов с целью получения энергии, то такой шаг может значительно повлиять на производительность. Если показатели используются с целью разработки политики , наличие границ и распределение могут повлиять на производственные процессы предприятий. Некоторые решения могут спровоцировать понижение выбросов CO2 на определенных предприятиях, но повысить объем выбросов в другом месте. Примером может послужить ситуация, когда энергоемкие стадии производства осуществляются в других местах или идет переход на ресурсы более высокого качества, например с железной руды на стальной скрап в сталелитейной промышленности. Разработка показателей во всех отраслях промышленности должна быть скоординирована, чтобы избежать двойного учета, упущений или ошибочных стимулов. Категории продукции играют важную роль. На производство различных продуктов из одной категории может требоваться абсолютно разный объем энергии, например, как для изготовления низкосортной и высококачественной бумаги. Если ассортимент продукции в одной категории варьируется по стране или между странами, это скажется на эффективности измерения показателей в ходе сравнительного анализа. В данном исследовании показатели разрабатываются на уровне страны. В них не учитываются различия между показателями производительности предприятий внутри страны. Следовательно, требуется сопоставительный анализ и/или аудит, чтобы дополнить подход, использующий показатели, для лучшего понимания энергопотребления в промышленности. Некоторые государства успешно применили методологию сравнительного анализа энергоэффективности в промышленности на межгосударственном уровне, например Бельгия и Нидерланды. Подробные сопоставительные исследования энергопотребления в некоторых промышленных областях проводятся на постоянной основе, для этого используются данные, предоставляемые компаниями, которые управляют 12 промышленными предприятиями. Такие исследования обычно проводятся на глобальном уровне, и отдельные заводы не рассматриваются по антимонопольным причинам. Как правило, эти исследования конфиденциальны и сравнительный анализ ограничен основными производителями в промышленно развитых странах. Это может привести к смещению в пользу более энергоэффективных заводов, что приведет к завышенной оценке показателей энергоэффективности по отрасли. Сравнительный анализ в основном фокусируется на заводах, с одинаковыми производственными процессами, и производящих продукцию одинакового качества. Как следствие, сравнительный анализ не подходит для оценки определенных вариантов улучшения, таких как интеграция процессов, замена сырья, вторичная переработка и энергетическая утилизация отходов. Это же касается сравнительного анализа и инидикаторов: результат зависит от выбора методологии. Во многих отраслях промышленности продолжаются попытки расширить и улучшить сравнительный анализ на международном уровне. Ограниченный доступ к энергетическим данным является основным ограничением при разработке содержательных показателей. Данные промышленных подотраслей, которые направляют страны МЭА, недостаточно подробны, чтобы провести сравнение физических показателей по странам на уровне соответствующей аналогичной физической продукции. Следовательно, нужно использовать другие источники данных. В силу вышесказанного, исследование основывается на различных источниках данных, собранных посредством сети связей в разных странах и промышленных отраслях. Однако одним из ясных выводов исследования является необходимость выполнения бoльшего объема работы, направленной на улучшение качества данных и усовершенствование анализа. Во многих случаях, данные недоступны по причине отсутствия соответствующей организационной структуры, или интереса и обязательств по сбору данных, а, возможно, и по соображениям конфиденциальности. Развиваются новые схемы сотрудничества правительств и промышленности. Например, Азиатско-Тихоокеанское партнерство планирует собрать дополнительные данные по заводам черной металлургии, цементной и алюминиевой промышленности для шести своих стран-участниц. На этом уровне будут соблюдаться правила неразглашения информации. Подобные усилия рекомендуется координировать. Недостает данных о процессе локальной интеграции технологических процессов и когенерации, а данные по энергоемкости современных двигательных и паровых систем практически отсутствуют. Рекомендуется усилить систему сбора данных в этих ключевых областях энергосбережения и разработать подходящие показатели, ввиду того, что значительная часть 13 исследований на конкретных примерах свидетельствует о значительном потенциале улучшений, основанных на существующих технологиях. В случаях недостатка данных по энергопотреблению, для оценки энергоэффективности можно использовать технологические данные. К сожалению, такую информацию, как правило, нельзя получить из государственной статистики. Данные о возрасте основных фондов также могут помочь определить уровень эффективности и потенциальных улучшений, но подобные данные обычно неполны и редко доступны. В некоторых случаях данные имеются у инженерно-технических и консалтинговых компаний, но доступ к ним ограничен. Следует отметить, что данные по использованию технологий могут ввести в заблуждение, например в ситуации, когда практики эксплуатации и интеграция процессов могут значительно повлиять на общую производительность по всей отрасли. Следует проявлять особую осторожность, если данные различаются по качеству или смешаны для проведения сравнительного анализа по стране. Качество данных не всегда очевидно. Если данные должны использоваться для международных соглашений, потребуются системы мониторинга и верификации. РАСЧЕТ УГЛЕРОДОЕМКОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ И ОТРАСЛЕЙ ЭКОНОМИКИ В общем случае углеродоемкость предприятия или отрасли рассчитывается как объем выбросов парниковых газов в эквиваленте СО2 отнесенный к единице потребленной энергии в кВт-час по соответствующего предприятия или отрасли. Энергопотребление на каждом предприятии или в каждой отрасли определяется по статистическим данным и в соответствии с Методикой определения энергоемкости предприятий и отраслей промышленности. Объем выбросов парниковых газов по каждому предприятию или отрасли рассчитывается в соответствии с настоящей Методикой. Общие положения по инвентаризации парниковых газов предприятиями Правила инвентаризации выбросов парниковых газов и потребления озоноразрушающих веществ утверждены приказом Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан от 13 декабря 2007 г. N 348-п. Основными целями инвентаризации выбросов парниковых газов и потребления озоноразрушающих веществ является: получение исходных данных для оценки степени влияния выбросов парниковых газов и озоноразрушающих на атмосферный воздух и установления нормативов предельно допустимых выбросов парниковых 14 газов в атмосферный воздух, как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам; определение количественных и качественных характеристик выбросов парниковых газов и озоноразрушающих веществ; государственный учет; оценка эффективности использования сырьевых ресурсов и утилизации отходов на предприятии; планирования работ по охране атмосферного воздуха. Юридические лица, имеющие источники выбросов парниковых газов и озоноразрушающих веществ в атмосферу ежегодно проводят инвентаризацию выбросов парниковых газов и озоноразрушающих веществ и представляют ее в уполномоченный орган охраны окружающей среды не позднее тридцатого марта следующего за отчетным годом. При проведении инвентаризации выбросов парниковых газов проводится обследование источников выбросов парниковых газов, определяются виды и количество парниковых газов. По результатам проведенной инвентаризации выбросов парниковых газов, природопользователи заполняют паспорт инвентаризации парниковых газов в соответствии с приложением 1. Паспорт инвентаризации парниковых газов включает в себя: 1) регистрационный номер; 2) наименование организации-природопользователя в чьей собственности/владении находятся источники парниковых газов; 3) Ф.И.О. и должности лиц составивших и утвердивших паспорт инвентаризации парниковых газов; 4) схематическая карта размещения источников парниковых газов, масштаб, географические координаты; 5) вид экономической деятельности, в результате которого образовался парниковый газ; 6) категория земель; 7) расположение относительно административных единиц; 8) общие сведения эксплуатации; 9) характеристика парниковых газов; 10) источники данных об объекте. Расчет выбросов (эмиссии) парниковых газов от предприятий энергетики В данном разделе рассматриваются: - Расчет выбросов СО2 и других парниковых газов при сжигании топлива; - Расчет выбросов метана при добыче и переработке угля; - Расчет выбросов метана в нефтегазовой отрасли. 2.1. Выбросы при сжигании топлива 15 Выбросы СО2. Оценка выбросов СО2 при сжигании топлива может выполняться для республики в целом, такая оценка называется базовой, а также для отдельных источников. Второй подход ориентирован на цели планирования политики снижения выбросов. При обоих подходах оценки основаны на учете количества потребляемого топлива и содержания в нем углерода. При базовом подходе учет потребления каждого вида топлива на территории республики основан на ее топливном балансе: Фактическое потребление топлива = добыча + импорт - экспорт международный бункер - изменение запасов Бункер (топливо, используемое для международного морского и воздушного транспорта) исключается из расчета выбросов отдельных государств. Изменения запасов учитывает ту часть углерода, которая используется в качестве сырья для таких видов продукции, как пластмасса, битум или дорожное строительство, что не влечет выбросов. Такой углерод называется накопленным. Расчет выбросов СО2 при сжигании топлива разбивается на следующие шаги: - Определение потребления топлива в весовых единицах; - Корректировка на не сгоревший углерод; - Расчет выделения энергии при сгорании топлива; - Расчет выбросов СО2 . Расчет выбросов для каждого вида топлива, как при базовом подходе, так и для отдельных источников производится по формуле: Е М К1 ТНЗ К 2 44 12 , (2.1) где: Е - годовой выброс СО2 в весовых единицах (тонн/год); М - фактическое потребление топлива за год (тонн/год); К1 - коэффициент окисления углерода в топливе (показывает долю сгоревшего углерода), таблица 2.1; ТНЗ - теплотворное нетто-значение (Дж/тонн), таблица 2.2; К2 - коэффициент выбросов углерода (тонн/Дж), таблица 2.3. Определение фактического потребления топлива производится на основании статистических данных о потреблении разных видов топлива. При этом необходимо учитывать не только коммерческое потребление топлива, но и потребление топлива самой добывающей отраслью. Учет неполного сгорания топлива производится с помощью К1. Средние значения К1 представлены в таблице 2.1. Таблица 2.1 Коэффициенты окисления углерода (K1) при использовании разных видов топлива Коэффициент окисления углерода (К1) 0,98 Вид топлива Уголь 16 Нефть и нефтепродукты Газ Торф для производства электричества 0,99 0,995 0,99 Для перевода потребленного количества топлива в энергетические единицы его масса умножается на его теплотворное нетто-значение (ТНЗ). Значения ТНЗ для некоторых видов топлива приведены в таблице 2.2. Таблица 2.2 Теплотворные нетто значения (ТНЗ) различных видов топлива Вид топлива ТНЗ (1012Дж/103 тонн) Сырая нефть3 42,08 2 Коксующийся уголь 18,58 2 Битумные угли и антрацит 18,58 2 Лигнит 14,65 Кокс 25,12 4 Бензин (авиационный и авто) 44,80 3 Авиационный керосин 44,59 3 Другие виды керосина 44,75 3 Дизельное топливо 43,33 3 Мазут 40,19 3 Битум 40,19 3 Прочие нефтепродукты 40,19 3 Синтетическое жидкое топливо из угля 28,00 3 Нефтеносные сланцы 9,40 3 Этан 47,49 3 Крекинговый газ 48,15 3 Сжиженный нефтяной газ (СНГ) 47,49 3 Природный газ 52.2 Для определения коэффициента выбросов (К2) служит таблица 2.3. Таблица 2.3 Коэффициенты выбросов углерода (К2) 3 4 Вид топлива Коэффициенты выбросов углерода К2 (тонн/1012 Дж) Сырая нефть Бензин Керосин Дизельное топливо 20,0 18,9 19,5 19,9 средние значения для топлива, добываемого в республике среднемировые значения 17 Топочный мазут Антрацит Битуминозные угли Лигнит Торф Природный газ 21,1 26,8 26,2 27,6 28,9 15,3 Выбросы других парниковых газов. В данном разделе представлена методика оценки выбросов СН4, N2O, NOx и неметановых углеводородов (НМУ) на основе энергетической статистики. Расчет подразделяется на 3 шага: - Определение количества ежегодно сжигаемого топлива для каждого сектора (в энергетических единицах); - Определение коэффициентов выбросов для каждого вида топлива и каждого сектор; - Определение выбросов. Каждый из шагов повторяется для каждого газа (СН4, N2O, NOx и НМУ). Расчетная формула: Е М К1 ТНЗ К 3 , (2.2) где: Е - годовой выброс парникового газа (тонн/год); М - количество сжигаемого в год топлива (тонн/год); К1 - коэффициент окисления углерода, таблица 2.1; ТНЗ - теплотворное нетто значение (Дж/тонн), таблица 2.2; К3 - коэффициенты выбросов парниковых газов (тонн/Дж), таблица 2.4. Таблица 2.4 Коэффициенты (Кз) выбросов парниковых газов при сжигании топлива в энергетике (тонн/1012 Дж) Вид топлива Газ Уголь Природный газ Нефть Древесина Другая биомасса СН4 1 10-3 N2O 1,4 10-3 NOX 300 10-3 НМУ 5 10-3 1 10-3 0,1 10-3 150 10-3 5 10-3 3 10-3 0,6 10-3 200 10-3 5 10-3 30 10-3 4 10-3 100 10-3 50 10-3 30 10-3 4 10-3 l00 l0-3 50 10-3 2.2. Выбросы метана при добыче, переработке и транспортировке топлива Выбросы в угольном секторе. Количество выделяемого метана зависит от сорта угля, глубины его залегания, давления и температуры в угольном пласте, а также от других факторов. Если в двух угольных пластах залегает уголь одного сорта, то в более глубоком пласте будет содержаться большее количество СH4. При добыче подземным способом выбрасывается большее количество метана, чем при добыче открытым способом. Метан также 18 выделяется на последующих после добычи стадиях, таких как переработка, транспортировка и подготовка к использованию угля. Например, измельчение увеличивает площадь поверхности угля, при этом происходит выделение метана. Уравнение для расчета выбросов СH4 следующее: (2.3) Е М К 4 К5 , где: Е - годовой выброс метана (тонн/год); М - годовая добыча или переработка угля, отдельно открытым и подземным способом (тонны/год); К4 - коэффициент выбросов метана (м /тонну), таблица 2.5; К5 - переводной множитель, для перехода от выбросов СН4 в объемных единицах к выбросах в весовых единицах (тонн/м3). Принимается значение К5 = 0,67 10-3 тонн/м (температура 20° С, давление 1 атм.). Усредненные коэффициенты выбросов метана представлены в таблице 2.5. Таблица 2.5 Коэффициенты выбросов метана (К4) при добыче и переработке угля (м3/тонн) Тип добычи Подземная добыча Добыча открытым способом Добыча 10-25 0,3 - 2,0 Переработка 0,9 - 4,0 0-0,2 Выбросы в нефтегазовой отрасли. Инвентаризация этого вида выбросов должна включать все источники, связанные с добычей, подготовкой, транспортировкой, потреблением и нетопливным сжиганием нефти и газа (например, газа в факелах). Выбросы в нефтяной и газовой промышленности определяются следующими источниками: - Обычные утечки, например, хронические утечки, утечки через вентиляционные системы, отвод и сжигание газов в факелах; - Выбросы в ходе ремонта и установки оборудования; - Выбросы во время неполадок и аварий. Выбросы метана рассчитывается по формуле: Е М ТНЗ К 6 , (2.4) где: Е - годовой выброс метана (тонн/год); М количество добываемого, транспортируемого и перерабатываемого топлива (тонн/год); ТНЗ - теплотворное нетто значение (Дж/тонн), таблица 2.2; К6 - коэффициент выбросов (тонн/Дж), таблица 2.6. Ориентировочные коэффициенты выбросов представлены в таблица 2.6, диапазон значений коэффициентов дает неопределенность оценок выбросов. 19 Таблица 2.6 Коэффициенты выбросов метана (К6) в нефтегазовом секторе для региона бывшего СССР, Центральной и Восточной Европы Тип источника Добыча нефти и газа Текущее техническое обслуживание и ремонт Текущее техническое обслуживание и ремонт Утечки и горение в факелах Вид производственной деятельности Добыча нефти Добыча газа Коэффициент выбросов (тонн/1015 Дж) 0,3-5 140-314 Добыча нефти — Добыча газа 6-30 Транспортировка, хранение и переработка сырой нефти Нефть в танкерах Транспортировка 0,745 Нефть в переработке Переработка 0,090 - 1,4 Нефти в резервуарах Хранение 0,020 - 0,259 Переработка, транспортировка и распределение природного газа Газ при переработке, Добыча и 288 - 628 транспортировке и хранении распределение газа Утечки на промышленных Потребление газа в 175 - 384 предприятиях и нежилом секторе электростанциях Утечки в жилом и Потребление газа в 87 - 192 коммерческом секторах жилом секторе 3. Промышленные процессы не связанные со сжиганием топлива В этой главе рассматриваются выбросы парниковых газов, не связанные непосредственно со сжиганием топлива. При ряде промышленных процессов, связанных с химическими или физическими преобразованиями веществ, выделяются СО2, N3O, NOX, НМУ. Промышленные процессы дают большой вклад в антропогенный выброс N2O. Имеются оценки, что эта категория источников дает от 10 до 50 процентов антропогенных выбросов N2O и от 3 до 29 процентов общих глобальных выбросов N2O. 3.1. Выбросы СО2 и других парниковых газов Выбросов, связанной с различными промышленными процессами, оцениваются по формуле: Е М К7 , (3.1) где: Е -годовой выброс газа в оцениваемом промышленном секторе (тонн/год); 20 М - годовой объем выпуска продукции в данном промышленном секторе (тонн/год); К7 - коэффициент выбросов газа на тонну продукции (тонн/тонн), таблицы 3.1, 3.2. Используемые при отсутствии других данных коэффициенты выбросов СО2 для разных отраслей промышленности представлены в таблица 3.1. Коэффициенты выбросов других парниковых газов в таблице 3.2. Таблица 3.1 Коэффициенты выбросов (К7) СО2 на тонну продукции разных отраслей промышленности (тонн/тонн) Продукция или промышленный процесс Цемент Быстрогасящаяся известь Доломитовая известь Обжиг известняка Обжиг доломита Производство соды Использование соды Коэффициент выбросов (тонн/тонн) 0,498 0,79 0,91 0,440 0,477 0,097 0,415 Таблица 3.2 Коэффициенты выбросов (К7) других (не СО2) парниковых газов на производстве (тонн/тонну) НМУ Коэффициент выбросов (тонн/тонн) (0,13-0,16) 10 -3 НМУ (0,046 - 0,049) 10-3 НМУ 0,1 10-3 НМУ 2,4 10-3 НМУ 320 10-3 НМУ N2O NOx 4,5 10-3 (2 - 9) 10-3 12 10-3 Парниковый газ Производство или использование Производство кровельного битума (насыщение с распылением) Производство кровельного битума (насыщение без распыления) Производство окисленного битума (с дожиганием для снижения выбросов) Производство окисленного битума (без специальных мер по снижению выбросов) Покрытие дорог асфальтом (на тонну дорожного покрытия) Производство стекла Производство азотной кислоты Производство азотной кислоты 21 4. Расчет выбросов от предприятий сельского хозяйства 4.1. Выбросы метана в животноводстве Рассматриваются выбросы метана от источников двух типов: - Внутренняя ферментация животных; - Хранение и использование навоза. Метан образуется при внутренней ферментации в желудках травоядных животных как побочный продукт процесса пищеварения. Метан выделяется как жвачными (например, крупный рогатый скот, овцы), так и некоторыми нежвачными животными (например, лошади, свиньи), хотя жвачные являются основным источником. Количество метана зависит от вида и веса животного, качества и количества кормов. Метан из навоза поступает в атмосферу в результате его разложения при анаэробных условиях. Такие условия часто возникают, когда большое количество животных содержится на ограниченной площади (например, на молочных фермах, в загонах для откармливания мясного скота, на свинофермах и птицефермах). Выбросы метана дикими животными и термитами не рассматривается. МГЭИК делает акцент на антропогенных выбросах, воздействия человека на диких животных и термитов трудно поддаются оценке и содержат слишком большие неопределенности. Выбросы за счет внутренней ферментации животных. Выбросы за счет внутренней ферментации животных рассчитывается с помощью умножения численности животных на коэффициент выбросов: E N K8 , (4.1) где: Е - годовой выброс метана (тонн/год), N - поголовье животных, К8 - коэффициент выбросов (тонн/гол/год), таблицы 4.1, 4.2. Типичные значения коэффициентов выбросов, представлены в таблицах 4.1, 4.2. Таблица 4.1 Коэффициенты выбросов СН4 за счет внутренней ферментации крупного рогатого скота в регионе Восточная Европа (К8) Коэффициент выбросов (тонн/гол/год) 81 10-3 56 10-3 Вид скота Молочный Немолочный 22 Таблица 4.2 Коэффициенты выбросов СН4, (тонн/голову/год) за счет внутренней ферментации других домашних животных (К8) Домашний скот и птица Развитые страны Развивающиеся страны Буйволы 55 l0 -3 55 10-3 Овцы 8 10-3 5 10-3 Козы 5 10-3 5 10-3 Верблюды 46 10-3 46 10-3 Лошади 18 10-3 18 10-3 Мулы и ослы 10 10-3 10 10-3 Свиньи 1,5 10-3 1,0 10-3 Выбросы при хранении, переработке и использовании навоза. Выбросы СН4 рассчитываются по формуле: E N K9 , (4.2) где: Е - годовой выброс метана (тонн/год); N - поголовье скота, К9 - коэффициент выбросов (тонн/голову/год). Типичные значения коэффициентов выбросов от навоза на 1 голову для разных животных представлены в таблицах 4.3, 4.4. Климатические регионы определяются в зависимости от среднегодовой температуры: холодные - менее 15° С, умеренные - от 15 ° С до 25 ° С, жаркие - свыше 25 ° С. Таблица 4.3 Коэффициенты выбросов СН4 (К9) от навоза крупного рогатого скота, свиней, буйволов (тонн /голову/год). Регион Вид животных Молочный Восточная Европа. скот Большая часть Немолочный навоза хранится в скот твердом виде Свиньи Около одной трети отходов животноводства в Буйволы жидком состоянии Коэффициенты выбросов (тонн/гол/год) Холодный Умеренный Жаркий климат климат климат 6 10-3 19 10-3 33 10-3 4 10-3 13 10-3 23 10-3 4 10-3 7 10-3 11 10-3 3 10-3 9 10 -3 16 10-3 23 Таблица 4. 4 Коэффициенты выбросов СН4 (К9) от навоза других домашних животных (тонн /голову/год). Развитые страны умехолодный ренный климат климат Овцы Развивающиеся страны холодный климат жаркий климат умеренный климат жаркий климат 0,19 10-3 0,28 10-3 0,37 10- 0,10 10- 0,16 10-3 0,21 10-3 3 Козы 3 0,12 10-3 0,18 10-3 0,23 10- 0,11 10-3 0,17 10-3 0,22 10-3 3 Верблюды Лошади 1,59 10-3 2,38 10-3 3,17 10- 1,28 10-3 1,92 10-3 2,56 10-3 3 1,39 10-3 2,08 10-3 2,77 10- 1,09 10-3 1,64 10-3 2,18 10-3 3 Мулы и ослы 0,76 10-3 1,14 10-3 1,51 10-3 0,60 10- 0,90 10-3 1,19 10-3 Куры, утки, индейки 0,078 10-3 0,117 10- 0,157 3 10-3 3 0,012 10-3 0,018 10- 0,023 3 10-3 4.2. Выбросы метана при выращивании риса Анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических веществ на затопленных водой рисовых полях приводит к образованию метана, который поступает в атмосферу непосредственно с полей во время вегетационного сезона. Ежегодно убираемая площадь может отличаться от обрабатываемой площади: при нескольких урожаях в год она получается путем умножения обрабатываемой площади на количество урожаев в год. Ежегодно убираемые площади риса в некоторых крупных странах представлены в таблице 4.5. Измерения в различных районах показали, что имеются большие временные вариации выбросов СН4, и что они сильно зависят от типа и структуры почвы, внесения органических веществ и минеральных удобрений, методов ведения хозяйства, особенного водного режима, а также от ряда климатических факторов. Значительная изменчивость переводит рассмотрение выбросов метана с рисовых полей на уровень 24 конкретного региона. Ориентировочный средний коэффициент эмиссии метана с рисовых полей составляет (20±8) г СН4/м2/год. 5. Расчет выбросов (эмиссии) парниковых газов от предприятий лесного хозяйства и землепользования Выбросы или поглощение парниковых газов в лесном хозяйстве и при изменении земплепользования обусловлены следующими процессами: - Вырубка или разведение лесов, приводящее к изменениям общей древесной биомассы; - Сгорание биомассы; - Вывод земель сельхозназначения из эксплуатации. Сгорание биомассы кроме выбросов СО2 влечет также выбросы других парниковых газов (СН4, NO x). Выбросы неметановых органических соединений (НМУ) в данном разделе не рассматривается, хотя леса являются источником этих газов. 5.1. Выбросы/поглощение СО 2 При вырубке и разведении лесов имеет место поглощение СО2 из атмосферы, если отрицателен - то выброс СО2. Расчет выброса/поглощения СО2 производится путем выполнения 3 шагов: - Оценка изъятия биомассы при заготовках древесины и ее пересчет в изъятый углерод; - Оценка содержания углерода в ежегодном приросте эксплуатируемых и выращиваемых лесов; - Оценка накопления (или потерь) углерода за год и пересчет годовых потерь или накопления углерода в годовой выброс или поглощение СО2. Для выполнения первого шага надо знать количество заготовленной ликвидной (коммерческой) древесины в кубометрах круглого леса. Объем заготовок должен быть пересчитан в тонны сухой биомассы с учетом некоммерческой биомассы (сучья, небольшие деревья и т. п.), срубленной вместе с ликвидным круглым лесом и оставленной разлагаться: В данном разделе рассматриваются источники (выбросы) и стоки (поглощение) углерода в форме СO2 в атмосферу и из атмосферы за счет изменения запасов биомассы в лесах под воздействием человеческой деятельности. Учитывается прирост биомассы только в эксплуатируемых и вновь выращиваемых лесах. Эксплуатируемыми лесами здесь называются те леса, в которых лесозаготовки организована как циклический процесс с восстановлением леса. Цель расчета - получить баланс углерода в лесной системе, обусловленный приростом биомассы и ее изъятием человеком. Предполагается, что углерод из изъятой биомассы в конечном счете, за 25 счет процессов гниения или горения, преобразуется в СО2 и возвращается в атмосферу. Если итоговый баланс положителен, то M 1 P K10 K11 , (5.1) где: М1 - годовое количество изъятого при лесозаготовках углерода (тонн/год); Р - количество заготовленной за год древесины (м 3/год); К10 - количество изъятой сухой биомасс при заготовках 1 м 3 древесины (тонн/м3), таблица 5.1; К11 - средняя доля углерода в сухой биомассе (0,5). При отсутствии иных данных могут использоваться значения К10, представленные в таблице 5.1. Таблица 5.1 Коэффициенты для пересчета заготовленной древесины в изъятую биомассу (К10) Тип лесозаготовок Нетронутые (естественные) леса Эксплуатируемые леса Малопродуктивные леса Количество изъятой сухой биомассы на м3 заготовленной ликвидной круглой древесины (тонн/м3) 0,88 0,95 1,0 Для выполнения второго шага надо умножить площадь эксплуатируемых и выращиваемых лесов на ежегодный прирост биомассы и на долю углерода в сухой биомассе: (5.2) M 2 S K11 K12 , где: М2 - содержание углерода в годовом приросте лесов (тонн/год); S - площадь эксплуатируемых и выращиваемых лесов (га); К11 - средняя доля углерода в сухой биомассе (типичное значение - 0,5); К12 - коэффициент прироста сухой биомассы (тонн/га/год), таблица 5.2; При отсутствии более точной информации используются типичные данные о скоростях прироста биомассы из таблицы 5.2. Таблица 5.2 Типичные значения прироста сухой биомассы на единицу площади в год (К12). Представленные значения являются средними для деревьев разного возраста Климатическая зона Тип леса Леса умеренных широт Еловые Сосновые 26 Ежегодный прирост биомассы (тонн/га/год) 6,0 4,0 Разность между годовым изъятием и годовым приростом углерода дает нетто потерю/прирост углерода при эксплуатации леса, полученную положительную или отрицательную величину надо умножить на 44/12 для пересчета в выброс/поглощение СO2: (5.3) E (M1 M 2 ) 44 12 , где: Е - годовой выброс/поглощение СО2 (тонн/год); M1 - годовое изъятие углерода (тонн/год); М2 - годовой прирост углерода в лесной системе (тонн/год). Если получено отрицательное значение Е, то прирост углерода в биомассе превосходит ее изъятие, таким образом имеет место сток СО2 из атмосферы. 5.2. Выбросы СО2 и других парниковых газов при сгорании биомассы Преобразования лесных угодий в земли для постоянного выращивания растений или выпаса скота (расчистка лесов) проводится в широких масштабах в тропиках. Расчистка тропических лесов обычно сопровождается сжиганием биомассы на месте рубки. В России крупным антропогенным источником выбросов парниковых газов в атмосферу могут являться лесные пожары, возникающие по вине человека, этот источник парниковых газов, однако, пока мало изучен. Кроме выбросов СО2, все виды сжигания биомассы являются источниками СН4, N2O, CO2, NOx. Выбросы при использовании биомассы в качестве топлива должны учитываться в разделе Энергетика. Расчет выбросов основных парниковых газов производится по формулам: ECO 2 S K11 K13 44 12 , (5.4) ECH 4 S K11 K13 K14 16 12 , (5.5) E N 2O S K11 K13 K15 K16 44 28 , (5.6) где: ЕCO2, ЕCH4, EN2O - годовые выбросы СО2, СН4 и N2O за счет сгорания лесной биомассы (тонн/год); S - площадь полностью сгоревших лесов (га), неполнота сгорания должно учитываться путем специальной поправки; К11 доля углерода в сухой биомассе (К11=0,5); К13 - количество углерода в сухой биомассе на 1 га леса (тонн/га), данные таблица 5.3; К14 - отношение углерода, высвободившегося в форме СН4, к общей массе углерода, высвободившегося при сгорании биомассы, таблица 5.4; К15 - отношение азот/углерод в биомассе (0,01); К16 - отношение азота, высвободившегося в форме N2O, к общей массе азота, таблица 5.4. 27 Таблица 5.3 Наземная сухая биомасса лесов умеренных широт и бореальной зоны (К13) (тонн/га) Климатическая зона Тип леса Количество углерода в сухой биомассе (К13) Леса умеренных широт Хвойные Лиственные Леса бореальной зоны Смешанные лиственные/хвойные Хвойные Лесотундра 220 – 295 175 – 250 40-87 22-113 8-20 Для СН 4 - отношение углерода (в массовых единицах С), высвобождаемого при выбросах этого газа, ко всей массе углерода, высвобождаемого при сжигании биомассы (К14). Для N2O аналогичное отношение для азота (К16). Таблица 5.4 Значения коэффициентов отношения К14 и К16 Газы СН4 N2O Отношение (диапазон изменчивости) 0,012 (0,009 - 0,015) 0,007 (0,005 - 0,009) 6. Отходы сточные воды В данном разделе рассматриваются методики расчета выбросов метана (СН4) на полигонах захоронения твердых коммунальных отходов, выбросы СН4 при очистке сточных вод, выбросы N2O при очистке бытовых сточных вод. 6.1. Твердые коммунальные отходы Общие сведения. На полигонах захоронения твердых отходов (ТО) может происходить анаэробное (без доступа воздуха) разложение органических веществ метоногенными (производящими метан) бактериями. Анаэробное разложение происходит, в основном, в нижних слоях ТО, захороненных на полигоне. Типичный состав образующегося при разложении газа: СН4 - 45-65% по объему, СО2 -25 - 35% по объему, N2О - 10 - 20% по объему, сумма других компонент - около 1 %. Разложение ТО на полигонах может давать до 20% от общего глобального выброса метана, однако оценки этого вида выбросов имеют низкую точность (таблица 1.3). 28 Выбросы метана. Выбросы метана на полигонах захоронения ТО оцениваются по формуле: E (G R) (1 OX ) , (6.1) где: Е - годовой выброс метана в атмосферу (тонн/год); G - скорость образования метана при анаэробном разложении органического углерода (тонн/год); R - отбор метана по трубам на тех полигонах, которые оборудованы газоотводящими системами (тонн/год); ОХ - коэффициент окисления метана при его распространении к поверхности полигона (доли 1). Окисление метана протекает по схеме: CH4 СО СО2. Скорость образования метана определяется формулой: (6.2) G L V , где: L - потенциал образования метана, то есть количество СН 4 (в весовых единицах), которое образуется при микробиологическом разложении органического углерода в 1 тонне ТО (тонн СН 4/тонн ТО); V - скорость разложения отходов, то есть уменьшение за год количества отходов с неразложившимся органическим углеродом (тонн/год). Значение L зависит от состава ТО и условий его разложения, его можно оценить по формуле: (6.3) L DOC DOC F MCF F 16 12 , где: DOC - доля органического углерода в ТО; DOCF доля органического углерода, доступного для микробиологического разложения; MCF - доля доступного для органического разложения углерода, которая разлагается анаэробно; F - доля метана в газе, образующемся при анаэробном разложении ТО. Значение DOC определяется формулой: DOC ( X 1 A) ( X 2 B) ( X 3 C ) ( X 4 D) , (6.4) где: Х1, Х2, Х3, Х4 - доли органического углерода в бумаге и тканях; в мусоре из садов, парков и других не пищевых органических отходах; в пищевых отходах; в древесных отходах (типичные значения: X1 =0,4, Х2=0,17, Х3=0,15, Х4=0,3); А, В, С, D - доли в ТО бумаги и тканей; мусора из садов, парков и других не пищевых органических отходов; пищевых отходов; древесных отходов соответственно. Если нет более точных данных, то DOC = 0.17. Значения DOCF обычно лежат в диапазоне 0,5 - 0,6, среднее значение DOCF = 0,55. Значения MCF, которые зависят от типа полигона, представлены в таблице 6.1. Таблица 6.1 29 Доля доступного для органического разложения углерода, которая разлагается анаэробно (MCF) для полигонов захоронения ТО разных типов Тип полигона Управляемый5 Неуправляемый, толщина слоя ТО > 5 м Неуправляемый, толщина слоя ТО < 5 м Тип неизвестен MCF 1 0,8 0,4 0,6 Значение F обычно лежит в диапазоне 0,4 - 0,6, при отсутствие более точных данных используется среднее значение F = 0,5. В документах по инвентаризации выбросов Агентства по охране окружающей среды США (ЕРА) принято выражать потенциал образования метана в объемных единицах (м 3) на тонну ТО - Lo. В документе САА (Clean Air Act, 1997) указано следующее значение Lo = 170 м3СH4/тоннТО (L = 0,114), в более новом документе АР-42 -Lo = 100 м3СН4/тоннТО (L = 0,067). По данным австрийской фирмы Jenbacher при полном разложении тонны ТО образуется 150 - 200 м3 газов с объемной концентрацией СН4 50-60%. Указанные значения потенциала образования метана указывают изменчивость этой величины, они должны уточняться для конкретных полигонов захоронения ТО. Для определения скорости разложения используются два подхода: - Равновесный подход; - Подход, основанный на уравнении разложения 1-го порядка. Второй подход, в принципе, является более точным, он рекомендуется для применения в развитых странах. Первый подход может быть использован только для крупного региона в целом. Расчет при первом подходе основан на предположении, что в крупном регионе, где есть много полигонов, на некоторых из них преобладает накопление неразложившегося углерода, а на других преобладает его расходование (на недавно открытых полигонах преобладает накопление, а на выведенных из эксплуатации происходит только разложение), на совокупности полигонов достигнуто стационарное состояние, при котором скорость поступления доступного для разложения углерода равна скорости его разложения: V = М, где М - общее количество ТО вывозимых за год на полигоны (тонн/год). Значение М оценивается по формуле: (6.5) M N MSW MSWF , где: N - численность населения региона; MSW - количество ТО на душу населения (тонн/год/чел); MSWF - доля ТО, вывозимых на полигоны. Управляемым называется полигон с послойным механическим уплотнением ТО и покрытием каждого слоя изолирующими материалами. 5 30 Если нет более точных данных, то можно принимать следующие значения: MSW = 0,9 кг/сутки/чел = 0,3 тонн/год/чел, MSWF = 0,9. Второй подход к расчету выбросов (уравнение разложение 1-го порядка) применим как для отдельных полигонов, так и для регионов (для региона надо суммировать выбросы отдельных полигонов). Расчет по этому методу основан на следующем уравнение баланса углерода на полигоне: dQ M V , V k Q , dt (6.6) где: Q - количество ТО с неразложившемся органическим углеродом (тонн); М - скорость поступления ТО на полигон (тонн/год); V - скорость разложения (тонн/год); k - коэффициент скорости разложения ТО (1/год). Коэффициент k связан с периодом полуразложения - tI/2 (год): t1 / 2 In 2 0,69 k k (6.7) Скорость разложения зависит от состава ТО и ряда физических факторов: влажности, температуры, кислотно-щелочного состава ТО. Для всего мира диапазон изменчивости k широкий: от 0,2 (tI/2 = 3 года), до 0,03 (tI/2 = 23 года). Высокая скорость разложения характерна для ТО с высокой влажностью и высоким содержанием пищевых отходов, низкая - для сухих ТО с высоким содержанием бумаги и древесины. В документе САА ЕРА указано значение k = 0.05 1/год (k =0.021 1/год для засушливых районов с годовой суммой осадков менее 630 мм), в документе АР-42 - k=0.04 1/год (k =0.021 1/год для засушливых районов). Желательно, чтобы специалисты страны, проводящей инвентаризацию, оценили k, если нет более точных данных, используется среднее значение: k =0,05 (tI/2 = 14 лет). При неравномерном от года к году поступлении отходов на полигон расчет выброса метана в разные года производится по алгоритму, использующему следующие приближения: Поступление отходов на полигон описывается как последовательность дискретных порций с временным шагом 1 год; - Разложение ТО, поступающих на полигон в течение года, начинается после окончания этого года; - Выбросы метана, как функция времени, рассчитываются отдельно для каждого годового поступления отходов: Mi, i = 1,2,3..., где Mi количество отходов, вывозимых на полигон за один год (тонн), i номер года после открытия полигона, i = 1 - номер первого года. - Выброс за год с номером п рассчитывается путем суммирования выбросов в этом году при разложении всех Мi за предшествующий период. Сделанные приближения приводят к следующему решению уравнения (6.4) для годового поступления отходов - Мi. 31 Общая скорость разложения всех отходов на полигоне в год с номером п равна: n Vn Vin . (6.8) i 1 Выброс метана в год с номером n рассчитывается: (6.9) En ( L Vn Rn ) (1 OX n ) . Расчет по изложенному алгоритму реализован в программе LandGEM (Landfill Gas Emissions Model) Агентства по Охране Окружающей Среды США (ЕРА). 6.2. Сточные воды Общие сведения и исходные данные. dQ kQ dt Q t t0 Q 0 M i Q( t ) Q0 e k ( t t0 ) M i e k ( t t0 ) (6.10) Скорость разложения тех отходов, которые поступили в год с номером i, в год с номером п вычисляется по формуле: Vin 0 при n i , Vin k M i e k ( n i 1) при n i . (6.11) Очистка сточных вод, содержащих большое количество органических веществ, включая бытовые, коммерческие и часть промышленных стоков, может привести к выбросам значительных количеств СH 4 и N 2 O. Имеется два основных типа очищаемых сточных вод, выбросы от которых должны рассчитываться раздельно: - Бытовые и коммерческие (непромышленные) сточные воды; - Промышленные сточные воды. В качестве показателя содержания в сточных водах органических веществ для бытовых и коммерческих сточных вод и илистых отходов используется показатель биохимического потребления кислорода (BOD), для промышленных вод используется показатель химического потребления кислорода (COD). BOD говорит о количестве углерода, который может быть окислен в анаэробных условиях, в то время как COD показывает общее количество углерода, пригодного для окисления. Исходные данные, необходимые для расчета: - Численность населения. Если сточные воды, образующиеся в сельских районах, не проходят через какие-либо очистные системы, то при оценке выбросов следует рассматривать данные только о численности городского населения; - Производство промышленной продукции; - Данные о системах очистки; - Потребление белков при питании населения. 32 Выбросы метана. Расчет годового выброса метана проводится по следующей формуле: (6.12) E ( BOD или COD) K18 K19 , где: Е - выброс метана (тонн/год); BOD/COD - характеризует общее содержание органических веществ во всем объеме бытовых или промышленных сточных вод, соответственно (тонн); K18 - максимально возможная величина образования метана при конверсии из органических веществ (KГCH4/KГ(BOD или COD)); К19 - коэффициент коррекции зависящий от применяемых систем очистки (доля 1). Типовое значение BOD для бытовых сточных вод для стран бывшего СССР 18250 кг/(1000 чел)/год. Общее значение BOD определяется численностью населения региона. Общее значение COD определяется выпуском разных видов продукции, объемом сточных вод на единицу продукции и величиной COD в 1 м3 сточных вод. Некоторые данные о промышленных сточных водах представлены в таблице 6.2. Для РК эти данные могут рассматриваться только как ориентировочные, которые должны уточняться для отдельных производств. Таблица 6.2 Типовые данные об объеме и COD промышленных сточных вод (НД обозначает отсутствие данных) Тип промышленного производства Напитки - солод и пиво Пищевые продукты - мясо и птица Пищевые продукты - рыба Пищевые продукты молочные продукты Пищевые продукты фрукты и овощи Пищевые продукты растительное масло Органические химические вещества Крахмал Нефтехимические продукты Бумага Ткани Выделка кожи 5 м /м3 пива 1,4 м3/голову Величина COD (кг COD/M3 сточных вод) 17 2,9 НД 2,8 м /м3 продукта 2,5 1,5 26 м /тонну 10 1,6 м /тонну НД 0,3 НД 20-40 НД НД НД НД НД 4-16 1,8 1-3 1 5,8 Образование сточных вод (м /тонну продукции) 3 33 При отсутствии других данных для K18 принимается значение 0,25 кг СH4/(кг BOD/COD). Для коэффициента К19 точных данных пока не имеется, ведутся работы по его определению. В качестве первого приближения принимается значение K19 =0,9. Выбросы закиси азота (N2O). Рассматриваются выбросы от сточных вод жизнедеятельности человека. Под жизнедеятельностью человека в данном разделе понимаются продукты прямой биологической жизнедеятельности фекалии и другие, выделение которых непосредственно связано с питанием и потреблением белка. Расчет производится по следующей формуле: E N A K 20 K 21 44 28 , (6.13) где: Е - годовой выброс закиси азота N2O (тонн), N - численность городского населения; А - среднее, для данного региона, годовое потребление белка на 1 человека (тонн/чел/год); К20 - содержание азота в белке (тонн N/тонн белка); К21 - коэффициент преобразования N в N2O (тонн N2O/ тонн N). При отсутствии других данных принимаются следующие значения К20 =0,16 (тонн N/тонн белка), К21 = 0,01 (тонн N2O/ тонн N). В данном методическом пособии дано сжатое изложение тех разделов международных документов, которые наиболее важны для проведения инвентаризации в РК. К изложенным разделам приведены подробные численные примеры расчетов в Приложении 2. Методика призвана обеспечить внедрение подхода к расчету выбросов (эмиссий) парниковых газов «снизу-вверх». При таком подходе инвентаризация начинается на предприятиях. Подход «снизу-вверх», является более точным, чем подход «сверху-вниз», он создает экономические стимулы для сокращения выбросов парниковых газов предприятиями. Подход «снизу-вверх» более трудоемкий, в его реализации должен участвовать большой штат специалистов. 34
